Investigadores del IFISC descubren patrones espaciales universales en los arrecifes de coral de todo el mundo

• Los investigadores revelan patrones espaciales universales en los arrecifes de coral, descubriendo leyes ecológicas coherentes en diversos entornos marinos.
• Estos hallazgos aportan nuevos conocimientos para la conservación y restauración de los arrecifes al vincular sus estructuras a principios matemáticos.

Un estudio pionero publicado en la revista Global Ecology and Biogeography revela que los arrecifes de coral de todo el planeta presentan propiedades espaciales universales, como geometrías fractales y patrones macroecológicos coherentes, independientemente de su ubicación geográfica. La investigación, realizada por un equipo del Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC, UIB-CSIC) en colaboración con la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST), proporciona una visión sin precedentes de la estructura y distribución de los arrecifes de coral a escala mundial.

El estudio ha sido posible gracias a la disponibilidad inédita de una cartografía de los arrecifes de coral tropicales, el Allen Coral Atlas (ACA), basada en imágenes de satélite de los satélites Planet, clasificadas mediante Machine Learning utilizando información adecuada sobre el terreno. El equipo, formado por Àlex Giménez-Romero, Manuel A. Matías y Carlos M. Duarte, recopiló a partir del ACA un inventario exhaustivo de más de un millón y medio de arrecifes de coral tropicales individuales de aguas poco profundas de todo el mundo, que cubren un área total de más de 50.000 km². «Hemos descubierto tres leyes universales comunes a todas las provincias de arrecifes de coral», explica Àlex Giménez-Romero, autor principal del estudio. «La distribución de la frecuencia de tamaños y la distribución de la distancia entre arrecifes siguen leyes de potencia. Esto significa que, aunque la mayoría de los arrecifes son pequeños, unos pocos son excepcionalmente grandes, lo que crea un patrón predecible que se mantiene constante en las distintas regiones».

El hallazgo de leyes de escala comunes en las provincias coralinas, correspondientes a zonas distantes sometidas a distintas condiciones ambientales e hidrodinámicas, fue bastante inesperado, ya que éstas son importantes impulsoras del desarrollo de los arrecifes de coral, lo que plantea interrogantes sobre los mecanismos que subyacen a este comportamiento universal.

Los investigadores también demostraron que los arrecifes de coral desarrollan intrincados patrones fractales. «Descubrimos que los arrecifes de coral tienen una dimensión fractal perimetral», explica Giménez-Romero. «Estas dimensiones fractales permiten comprender la complejidad y la rugosidad de las estructuras de los arrecifes de coral». Manuel Matías añade: «Una dimensión fractal perimetral de 1,3 indica que los límites de los arrecifes de coral son más complejos que una línea suave (dimensión 1), pero menos intrincados que las costas extremadamente enrevesadas (dimensión 2). La dimensión fractal superficial de 1,6 sugiere una complejidad estructural significativa, que parece crucial para sustentar la biodiversidad marina».

Las conclusiones del estudio tienen importantes implicaciones para los esfuerzos de conservación y restauración de los arrecifes de coral. Comprender estas propiedades espaciales universales es crucial para cuantificar la escala de esfuerzo necesaria para conservar y restaurar estos ecosistemas vitales, y debería orientar la morfología de los corales restaurados. El análisis del equipo sugiere que los patrones observados se deben probablemente a interacciones muy conservadas entre procesos biológicos, físicos y químicos a lo largo de escalas de tiempo geológicas. Este descubrimiento abre nuevas vías para la modelización del crecimiento de los arrecifes, ya que los patrones observados deberían cumplir el comportamiento universal observado, y profundiza nuestra comprensión de estos complejos ecosistemas.

La investigación revela que los arrecifes de coral tienden a evolucionar desde formas simples y redondeadas a otras más complejas y alargadas. «Nuestro análisis sugiere que, a medida que los arrecifes crecen, desarrollan estructuras fractales cada vez más intrincadas», explica Giménez-Romero. «Esta evolución sigue patrones matemáticos consistentes en distintas localizaciones geográficas».

Esta investigación aporta una nueva perspectiva sobre las formaciones de arrecifes de coral y sus mecanismos subyacentes. Sienta las bases para futuros estudios que exploren los factores que impulsan estos patrones universales y sus implicaciones para la resistencia de los arrecifes ante los cambios medioambientales globales. Este estudio no sólo hace avanzar nuestra comprensión científica de los ecosistemas de arrecifes de coral, sino que también aporta valiosas ideas a los responsables políticos y conservacionistas que trabajan para proteger estos hábitats marinos fundamentales.

Global Ecology and Biogeography, 34, e13939 (2025). DOI: 10.1111/geb.13939

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